类黄酮分子印迹聚合物的合成及其在柑橘中识别性能的研究

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分子印迹技术(Molecularly imprinted technique,MIT)是制备对目标分子有特异性识别能力的分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymer,MIP)的实验室技术。分子印迹聚合物具有高特异性、高选择性、高强度等特点,而且制备过程简单、成本低、可重复利用、耐受高温、高压、酸碱和有机溶剂。目前主要应用于目标分子的分离识别、对映体的分离、临床药物分析、催化剂和吸附剂等方面。已在生物工程、食品工业、临床医学、环境监测等行业形成产业化的应用,尤其分子印迹固相萃取(MISPE)技术在食品营养功能成分的分离、富集和纯化等方面有广泛的应用。本研究以柑橘中具有营养价值的类黄酮(FLDS)为研究对象,进行了类黄酮分子印迹聚合物的制备以及一系列相关的研究。本文综述了柑橘中类黄酮的分离富集技术、分子印迹聚合物的制备、分子印迹聚合物的表征以及分子印迹固相萃取技术。本研究利用分子印迹技术的原理,以单一类黄酮为模板分子,优化了制备条件,得到具有类特异性吸附、高选择性的分子印迹聚合物微球,采用紫外光谱(UV)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对聚合物进行表征。用聚合物微球做填充材料制备了分子印迹固相萃取柱,利用其类特异性吸附的特点来分离和富集结构类似的一类物质,实现了柑橘复杂基质中类黄酮的高效分离与净化。本研究的主要成果和结论:1.采用分子印迹技术,以橙皮素(HET)为模板分子,2-乙烯基吡啶(2-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,沉淀聚合法制备了具有类特异性识别能力的橙皮素分子印迹聚合物。用紫外光谱确定了功能单体的种类、模板分子与功能单体的配比。分别测定了不同交联剂用量和致孔剂用量下制备的印迹聚合物的静态吸附性能,以此确定了交联剂用量和致孔剂的用量。实验结果表明,当模板分子、功能单体、交联剂的比例为1:6:20时,致孔剂乙腈用量为50 m L时,得到的分子印迹聚合物具有很好的吸附性能。在此基础上用傅里叶红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对分子印迹聚合物进行表征。通过静态吸附性能和Scatchard分析,研究了分子印迹聚合物的平衡吸附性能,试验结果表明MIP有两类不同类型的结合位点:特异性结合位点和非特异性结合位点。MIP所对应的Kd1=0.243μmol/m L,Qmax1=143.61μmol/g;Kd2=3.88μmol/m L,Qmax2=5.29μmol/g。而NIP线性关系较好,说明NIP只有一种非特异性结合位点,其所对应的Kd=0.58μmol/m L,Qmax=30.86μmol/g。2.实验评价了橙皮素分子印迹聚合物的选择性,实验结果表明印迹聚合物对四种黄烷酮印迹因子分别为1.40,1.39,1.59和2.89。以橙皮素分子印迹聚合物为填充料制备了分子印迹固相萃取小柱,筛选和优化了固相萃取条件,建立了基于MISPE技术快速分离和富集四种黄烷酮(FLES)的高效液相色谱方法,研究了分子印迹聚合物固相萃取柱的实用性,实现了枳实中柚皮苷(NGIN)、橙皮苷(HES)、柚皮素(NGEN)、橙皮素(HET)的分离和富集,该方法在2120 mg/L浓度范围内具有良好的线性关系(R2≥0.9991),检出限(LOD)范围0.20.5 mg/L。分子印迹固相萃取柱(MISPE)对四种黄烷酮的提取率大小顺序为:NGEN>HET>NGIN>HES,检测出枳实中四种黄烷酮的含量分别为0.075 mg/g(NGIN),7.55 mg/g(HES),0.49mg/g(NGEN),0.29 mg/g(HET),说明MIP对四种黄烷酮有较好的识别能力和类特异性吸附性能,可以很好地应用于枳实中四种黄烷酮的分离与富集。3.以桔皮素为模板分子,丙烯酰胺(AM)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,沉淀聚合法制备了桔皮素分子印迹聚合物,并优化了合成条件。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等手段对分子印迹聚合物进行表征。通过静态吸附性能实验来测定聚合物对三种多甲氧基黄酮的吸附性能,结果表明MIP对甜橙黄酮(SNT)、川皮苷(NBT)和桔皮素(TNG)具有较好的吸附性能,最大吸附量分别为6.67μmol/g,6.34μmol/g,7.19μmol/g。以伞形花内酯(7-HC)为参照,评价了MIP对三种多甲氧基黄酮(PMFS)的选择性,结果显示MIP对甜橙黄酮、川皮苷、桔皮素和伞形花内酯的印迹因子IF分别为1.56、1.83、1.46、0.96。将印迹聚合物微球作为色谱填料制备分子印迹固相萃取柱,用于分离和富集柑橘果皮中三种多甲氧基黄酮,评价了分子印迹固相柱的实用性和选择性。建立了甜橙黄酮、川皮苷、桔皮素的分子印迹聚合物-高效液相色谱检测方法,实现了柑橘中三种多甲氧基黄酮的快速分离和高效富集,该方法在2120 mg/L浓度范围内具有良好的线性关系,相关系数(R2)皆为0.9999,检出限为0.20.5 mg/L,RSD≤1.9%。该固相萃取柱对三种多甲氧基黄酮检测含量分别为0.49 mg/g(SNT),1.13 mg/g(NBT),0.82 mg/g(TNG),说明该固相萃取柱对三种多甲氧基黄酮具有较好的识别能力和选择性,分离效果良好,有效去除了样品中杂质的干扰,大大提高了柑橘果皮中的三种多甲氧基黄酮的萃取效率。
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